Trendy w technice łączności bezprzewodowej w transporcie szynowym Konferencja „IT W transporcie szynowym” Trendy w technice łączności bezprzewodowej w transporcie szynowym Dr inż. Stanisław Gago Ożarów 06.10.2017r.

Motto Dynamika transportu i współpraca z innymi instytucjami i przedsiębiorstwami powoduje, że kolej nie może odstawać od trendów światowego rozwoju w dziedzinie stosowania rozwiązań teleinformatycznych. Choć by tylko ze względów na otoczenie i współpracę z tym otoczeniem, kolej nie może być skansenem systemów IT. Wspólną cechą systemów IT a szczególnie systemów tworzonych dla potrzeb transportu jest to, że obejmują one swoim działaniem duże obszary a tym samym muszą one korzystać z sieci transmisji danych. Sieć teleinformatyczna jest jednym z podstawowych składników obecnych systemów IT.

Sieci LTE G5

UIC i sieci PPDR

Problematyka technologii teleinformatycznych w transporcie Na forum Komisji Europejskiej już trwają prace koncepcyjne nad możliwością wykorzystania szerokopasmowych zintegrowanych sieci radiowych w „misjach krytycznych” tj. w sytuacjach kryzysowych obejmujących ochronę publiczną i pomoc w przypadku katastrof i wypadków (PPDR- Public Protection and Disaster Relief) tj. policji, straży pożarnej i pogotowia ratunkowego, itd.(służby „Blue light”) oraz w branżach, bez których współczesne społeczeństwa żyć nie mogą tj. zapewniających dostępność : energii elektrycznej, paliwa, gazu, wody , podstawowych usług transportowych - ze szczególnym uwzględnieniem transportu drogowego (ITS) i transportu kolejowego.

Problematyka technologii teleinformatycznych w transporcie Działania UIC UIC nawiązała współpracę z powstałą w 2012 roku Grupą CCBG (Critical Communication Broadband Group), której zadaniem ma być opracowanie standardów sieci następnej generacji dla sieci prywatnych specjalnego przeznaczenia takich jak kolej, energetyka, transport publiczny, łączność wojskowa, łączność kryzysowa, itp. W styczniu 2014r, UIC uruchomiła program po nazwą „Future Railway Mobile Communications System” (FRMCS). Decyzje w sprawie przyszłego systemu, mają być podjęte w roku 2018, a system zostanie udostępniony do wdrożenia w roku 2022r.

Problematyka technologii teleinformatycznych w transporcie Wymienione wcześniej aplikacje i inne podobne staną się jeszcze bardziej istotne, gdyż wkraczamy obecnie w erę bezobsługowych pociągów jak i autonomicznych pojazdów drogowych. Sieci radiowe obsługujące powyższe usługi muszą być solidne, niezawodne, bezpieczne, stale dostępne i wnoszące małe opóźnienia. Cechy te to praktycznie opis sieci "misji krytycznych”. W zakresie transportu należało by uwzględniać fakt, że ze względu na zanieczyszczenie środowiska prognozowane są zmiany transportu ludzi i towarów tj. przeniesienie transportu towarów na odległość do 300km na kolej (30% do roku 2030, a ponad 50% do roku 2050). Do roku 2050 większość przewozów pasażerskich na średnich dystansach powinna odbywać się koleją. Prognozuje się, że do roku 2030 długość linii HSR wzrośnie trzykrotnie w stosunku do roku 2015. .

W dotychczasowych sieciach PPDR pojawia się potrzeba stosowania nowych szerokopasmowych usług np.: inteligentne sieci transportowe, wideo dla obrazowania medycznego wideo i sczytywanie numerów pojazdów dla policji kamery termiczne dla straży pożarnej Pojęcie łączności „krytycznej” rozprzestrzenia się z PPDR na inne sektory, jak i na wzajemne powiązania gospodarki europejskiej oraz „rośnie” wraz z rozwojem systemów informacyjnych.

Pod uwagę są brane dwie główne opcje: wykorzystanie do sytuacji kryzysowych szerokopasmowych sieci publicznych (plany LTE 5G), prowadzonych przez operatorów komercyjnych, dedykowane sieci stworzone specjalnie do stosowania w wymienionych sektorach. Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety

Niezależnie od prac związanych z tworzeniem systemu G5 prowadzone są prace z „modernizacją systemu” sieci bezprzewodowych pracujących zgodnie z zaleceniami IEEE 802.11 Sieci te pracują na niższych częstotliwościach (poniżej 1GHz) i zajmują pasma zwalniane przez analogowe radio i telewizję. np. Specyfikacja IEEE 802.11p przeznaczona jest do komunikacji w transporcie drogowym w relacjach V2I i V2V. specyfikacja IEEE802.11af - Wykorzystanie radia kognitywnego. Zaletami tych sieci jest większy zasięg i możliwość obsługi większej ilości urządzeń w danym obszarze.

Transport szynowy w Polsce

Czy polska kolej powinna mięć własną infrastrukturę teleinformatyczną? Obecnie kolejowa spółka infrastrukturalna PKP PLK prowadzi proces budowy sieci światłowodowej dla potrzeb systemu GSM-R, który to system jest składnikiem systemu ERTMS. Sieć GSM-R będzie obsługiwała około 18000 km sieci kolejowej. Sieć GSM-R oprócz usługi „głosowej” będzie także świadczyć usługę transmisji danych. Część przewodowa systemu GSM-R łącząca jego elementy stacjonarne (stacje bazowe - BTS, sterowniki stacji bazowych – BSC, centrale – MSC) wykonana jest w postaci sieci światłowodowej na której są zaimplementowane cyfrowe systemy teletransmisyjne. Infrastruktura oparta na technice światłowodowej ma, z kolejowego punktu widzenia, nieograniczone możliwości (duże przepływności w światłowodach, λ=100Gbps i więcej, wielowłókowe kable światłowodowe), to z ekonomicznego punktu widzenia, taką sieć należało by wykorzystać do wszystkich innych kolejowych systemów IT.

Polska kolejowa sieć teleinformatyczna Polska kolejowa sieć teleinformatyczna powinna wpisywać się w kierunki rozwoju teleinformatycznych sieci kolejowych w Europie zarówno w części przewodowej jak i bezprzewodowej (pasmo częstotliwości, technika) po to, by móc współpracować z teleinformatycznymi systemami innych Zarządów Kolejowych.

Kolejowa sieć teleinformatyczna Jak wykazuje doświadczenie to: cykle wymiany sprzętu sektorowego są dłuższe niż na rynku publicznym, każdy system po pewnym czasie stanie się „przestarzały”, zawsze istnieje ryzyko, że producenci sprzętu po pewnym czasie, zaczną „przenosić się” do nowych technologii. Wtedy użytkownicy sieci sektorowych znajdą się w sytuacji w której: sprzęt ich będzie jeszcze sprawny, inwestycje jeszcze nie zamortyzowane, wystąpi brak serwisu i części zamiennych, nastąpią trudności we współpracy z „otoczeniem”. Przykład; Eksperci UIC są zdania, że system GSM-R pod względem usługowym może służyć kolei do roku 2050, natomiast producenci sprzętu GSM-R planują zaprzestanie produkcji w roku 2030. LTE nie jest ostatnim etapem rozwoju sieci komórkowych.

Kolejowa sieć teleinformatyczna Polska kolejowa sieć teleinformatyczna powinna : być organicznie przystosowana do współpracy z wieloma różnymi systemami IT, uwzględniać europejskie trendy i standardy, być podatną na spełnienie wymogów współpracy (integracji) z sieciami sektorów gospodarki wpływających na możliwości „przeżycia” w sytuacja kryzysowych. Systemy IT tworzone dla potrzeb transportu kolejowego powinny współpracować z kolejową siecią (sieciami) teleinformatyczną, która, będzie wyposażona w różne techniki transmisji danych, a jej rozwój będzie ewolucyjny.

Polska kolejowa sieć teleinformatyczna Kanwą tych sieci, z dużą dozą prawdopodobieństwa, będzie sieć pracująca zgodnie z protokołami TCP/IP tj. sieć „Internet of Things”. Sieć ta ma największe szanse na integrację i współpracę różnych sieci i systemów IT (przy korzystaniu także z radia kognitywnego). (a może „Internet for Transport” - IfT??)

Dziękuję za uwagę Dr inż. S. Gago